晶体学工程降低扩散势垒以增强快速充电电池中 TiNb2O7 的插层赝电容

学术   2024-08-07 10:36   宁夏  

TNO 和 Tb 的结晶相x-TNO (x=0.005, 0.010, 0.015) 使用测定一个。所有观察到的衍射峰都可以很好地用单斜晶系TiNb进行索引2O7(间距 C/2 m,JCPDS 卡编号 77–1374)无明显杂质相。为了探究Tb掺杂的影响,(011)和(1¯1¯1¯3)TNO和Tb的平面x-TNO (x=0.005, 0.010, 0.015) 在b.结果表明,随着Tb的掺杂量从0增加到0.01,衍射峰的位置向小角度移动,表明在掺杂过程中平面间距增加。更具体地说,TNO、Tb 的0.005-TNO、结核病0.01-TNO 和 Tb0.015-TNO采用Rietveld方法精制,详细的拟合参数见表S2。


可以得出结论,结核病0.01-TNO复合物显示出比TNO和Tb更大的晶胞体积0.005-TNO,可提供更宽的Li扩散路径,加速Li扩散动力学.随着Tb掺杂量从0.01增加到0.015,衍射峰的位置变化程度越来越大,其原因是Nb的离子半径5+(0.64 Å) 和 Ti4+(0.64 Å) 小于 Tb 的 0.64 Å3+和结核病4+(0.923 Å/0.76 Å)。从布拉格方程来看,度移越小,表明面间距增加,促进了Li的插入/提取动力学。因此,可以得出结论,合理的Tb掺杂量可以增加层间距并促进Li扩散,从而表现出优异的.请注意,用杂原子取代Ti或Nb需要破坏现有的Ti O键或Nb O键。研究表明,Nb O键的能量小于Ti O的能量,因此离子掺杂可能取代了TNO的Nb位置。我们的结果(表S3)证实,以Tb为单位的(Nb位点)略有减少0.01-TNO复合材料与TNO的比较,进一步证明了Nb位点(M1位置)在晶体结构中被Tb取代。

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